畜禽养殖废水处理技术郭娜

2010年第10期广东化工第37卷总第210期·97·畜禽养殖废水处理技术郭娜，陈前林，郭妤，赵丽君(贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳550003)[摘要]模化的养殖企业每年会产生大量养殖废水，该废水含有的大量的氮、磷、悬浮物、致病菌、残留的兽药等污染物，易造成严重的环境污染，文章分别就目前常用的物理化学法、生物处理法、自然处理法以及综合处理法等处理方法对养殖废水的处理效果和应用前景进行了评述。[关键词]养殖废水；环境污染；处理方法[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)10-0097-02TheTreatmentTechnologyofLivestockWastewaterGuoNa,ChenQianlin,GuoYu,ZhaoLijun(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550003,China)Abstract:Thelarge-scalefarmingenterpriseshavegeneratedalotoflivestockwastewatereveryyear.Thewastewatercontainsalargenumberofnitrogen,phosphorus,suspendedsolids,bacteria,residuesofveterinarydrugsandotherpollutants,thesepollutantseasytocauseseriousenvironmentalpollution.Thepaperputforwardseverallivestockwastewatertreatmentmethodswhichwereusuallyusedatpresent,includingphysicalandchemicalmethods,biologicaltreatment,naturaltreatmentandcomprehensivetreatmentmethods.It’salsoreviewtheeffectandprospectofthesetreatmentmethods.Keywords:livestockwastewater；environmentalpollution；treatmentmethods近年来，随着经济的发展人民生活水平的提高，人们对畜禽产品如肉、蛋、奶等的需求量逐渐增加，使畜禽养殖业由传统的家庭副业转化为规模化养殖，促进了养殖业的发展。贵州省近年来养殖业发展及其迅速，这种发展给我省带来经济效益的同时也带来了很多环境问题。畜禽养殖废水属于含有大量污染物的高浓度有机废水，其生化需氧量值、氨氮值、固体悬浮物等均大大超出国家规定的排放标准，其中含有的大量的氮、磷、悬浮物、致病菌、重金属元素、残留的兽药等如不进行处理就进入天然水体、农田等会造成严重的环境污染。除对水体、农田及作物产生污染外，还容易造成矿物元素和重金属的污染、残留兽药的污染以及微生物污染等[1]。文章分别就目前常用的物理化学法、生物处理法、自然处理法以及综合处理法等处理方法对养殖废水的处理效果和应用前景进行了评述。1物理化学法1.1固液分离技术采用固液分离方法对养殖废水进行处理的重要意义在于：它可以使废水中的固体悬浮物降低，从而降低液体中污染物的负荷量；这种方法还可以有效防止较大的固体杂质在后续处理中堵塞损坏设备等。固液分离技术一般包括过滤、筛滤、离心、沉淀等，常用的设备有格栅、化粪池、沉淀池、筛网、滤网等。格栅可以阻拦废水中较大的固体杂质，以防止孔洞、闸门和管道的堵塞，保护水泵等机械设备。筛滤中会使用到筛网，废水通过筛网可以使其中的固体成分通过机械或自身的重量，截留下来或移到筛网的边缘分离下来[2]。利用化粪池或滤网等固液分离设施可除去40%~65%的固体悬浮物，使生化需氧量(BOD)下降25%~35%[3]。1.2吸附技术吸附技术是常用的一种处理废水的物理化学方法。吸附法的特点是它可以根据废水中污染物种类的不同选择不同的吸附剂，可以达到专门除去某种污染物的目的。于鹄鹏等[4]按凹凸棒土：稻壳为9∶1的比例称取原料，加水成型，静置24h，放入110℃干燥箱内干燥24h，然后放入实验电炉内在500℃的温度下焙烧1h，制成新型凹土吸附剂，当其添加量为5%、处理时间为90min、处理pH为8.39、在常温下该吸附剂对淮安市某养殖厂废水进行处理，处理后的氨氮去除率最高可达将近87%。黄瑾晖[5]制备的海泡石复合吸附剂对废水中磷的去除率可高达98%。沈学优等[6]比较了膨润土、高岭土和伊利石对重金属离子Cu2+、Zn2+等的吸附效果。结果表明，膨润土＞高岭土＞伊利石。彭勇军等[7]用硫酸铝对膨润土进行改性制得除臭剂，将其投入臭水中后，聚合铝离子进入水中形成混凝剂，并空出大量层间，导致大量生臭有机物吸附。1.3混凝沉淀技术养殖废水中含有大量的胶体物质和固体悬浮物，采用适当的混凝剂对养殖废水进行处理可以有效去除这两种污染物。Ca(OH)2作为混凝剂，它可以使废水中的胶体物质发生电中和形成絮体，使绝大部分的固体悬浮物共沉淀下来，达到除去这两种污染物的目的。在混凝沉淀过程中，随着Ca(OH)2投加量的增多CODCr的值随之降低，有效去除CODCr。Ca(OH)2作为一种碱，可以提高废水的pH，从而提高后续脱氨的效率。杨兵等[8]通过研究发现，在水温为20℃，Ca(OH)2的投加量从500mg/L增加至6000mg/L，水样pH由8.5增加至10.5时，CODCr的去除率能够达到40%以上，NH3-N的去除率可达到80%以上。成文[9]通过对聚铝和聚铁及其最佳使用条件的选择来处理养猪场废水，结果表明，当加入聚铝200mg/L或者聚铁250mg/L对废水进行混凝处理后，可以有效降低废水中的CODCr值并使色度降低。2生物处理法2.1厌氧处理技术厌氧处理技术即沼气发酵技术，可以有效减少养殖场向大气中排放温室气体甲烷，而且收集到的沼气可以作为燃料用于生产、生活中，大型养殖场还可以利用沼气发电。发酵后的沼渣可以作为果园、菜地、农田的肥料。我国是世界上拥有沼气装置数量最多的国家之一。2002年底，我国畜禽养殖场大中型沼气工程数量已经达到2000余处。虽然沼气工程的建设成功率仅为85%，但这一技术已经成为解决畜禽粪便污水的最有效的技术方案。采用沼气发酵技术可以在低成本下有效地除去养殖废水中的可溶性有机物，COD去除率可高达85%～90%，而且能杀死有害病菌，有利于养殖场的防疫[1]。邓良伟、陈铬铭[10]采用内循环厌氧反应器(IC)工艺处理猪场废水，结果表明沼气产气率达1.5~3m3/d，COD去除率达80.3%，BOD去除率达95.8%，固体悬浮物去除率达78%。西班牙卡塔卢尼西部采用VALPUREN工艺，采用厌氧生物降解粪尿生产沼气技术和蒸发、干燥技术相结合，分离出的固体经烘干造粒制成有机肥成品，液体经过真空低温蒸发浓缩，所产生的固体并入有机肥中，液体经冷却后可直接排放[11]。沼气发酵综合利用如图1所示[3]。2.2好氧处理技术好氧处理是利用好氧微生物处理养殖废水的一种方法。包括天然好氧处理和人工好氧处理两种。天然好氧处理是指利用天然水体和土壤中的微生物来处理废水的方法。人工好氧处理[收稿日期]2010-08-18[作者简介]郭娜(1985-)，女，辽宁绥中县人，在读硕士研究生，主要研究方向为精细化工。广东化工2010年第10期·98·期是采取人工强化供氧来提高好氧微生物活力的废水处理方法[1]。可生物降解的有机物可以通过好氧处理最终完全转化为简单的无机物。该方法主要包括活性污泥、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、序批式活性污泥、A/O及氧化沟等。其中研究较多的是序批式活性污泥法，即水解与SBR结合的工艺[2]。采用序批示活性污泥法处理养殖废水时，水解过程对CODCr的去除效果较好，SBR对总磷的去除率为74.1%，高浓度氨氮去除率达到97%以上[12]。日本使用较多的活性污泥处理法利用富含微生物的普通污泥，每毫升污泥中含细菌108～109个，原生动物103～104个，在富氧条件下，当尿污水和活性污泥充分混合后，经过吸着、同化和酸化等复杂反应，尿污水中的BOD、COD、P、N、固体悬浮物等达到排放标准[13]。沼渣果园农田沼气养殖肥料沼液养殖场粪尿沼气池化工原料燃料(发电)图1沼气发酵综合利用Fig.1Biogasfermentutilization3自然处理法自然处理模式主要包括氧化塘、土壤处理法、人工湿地处理法等。这种方法是利用天然水体、土壤和生物的物理、化学与生物的综合作用来净化污水。氧化塘主要用来降低水体的有机污染物含量，同时提高溶解氧的含量，并适当除去水中的氮和磷，减轻水体富营养化的程度。土壤处理法是利用土壤-微生物-植物组成的生态系统对废水进行处理，使废水水质得到净化并使绿色植物生长繁殖，实现废水的资源化、无害化和稳定化。人工湿地可通过沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途径除去废水中的悬浮物、有机物、重金属等杂质[2]。欧美较多采用人工湿地处理畜禽养殖废水，墨西哥湾建立了养殖废水人工湿地处理数据库，发现污染物平均去除率为：生化需氧量BOD为65%，固体悬浮物53%，NH3-N为48%，TP为42%，TN为42%[14]。中国在人工湿地处理养殖废水方面进行的一些实验研究和工程应用，主要着眼于植物筛选和处理效果的考察。廖新俤、骆世明[15]分别以香根草和风车草为植被建立人工湿地，该湿地系统对养殖废水的处理效果为COD去除率达90%以上，BOD去除率达80%以上。4综合处理法综合处理法是指采用好氧、厌氧和生态处理技术相结合的一种养殖废水处理技术。杨丽芳，朱树文等[16]采用氨吹脱塔/絮凝沉淀池/ABR复合厌氧反应器/CASS好氧反应器/沸石过滤器联合工艺处理养殖废水后，各项出水指标均优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。实践证明，该工艺处理效果良好，具有很好的除磷脱氮效果。彭军等[17]选择厌氧-兼氧组合式生物塘作为主体工艺，将上流式厌氧污泥床移植到兼性塘，猪场废水经处理后，其BOD、COD、NH3-N可分别从9000、14000、1200降至20、60、65mg·L-1，成功地解决了热带地区规模化猪场污水污染负荷高和养猪行业利润低的两大难题。河南省某牧业有限公司采用水解酸化—UASB—接触氧化—生物氧化塘—人工湿地组合工艺对其养猪场产生的养殖废水进行处理。长期运行表明，出水一直稳定达到并高于《农田灌溉水质标准》(GB5084-92)，处理后的水全部用于附近农田灌溉(每天平均200m3)，所产生的污泥用于附近农田施肥。所产生沼气(每天6001TIs)用于厂区发电机发电。这样不仅大大减少了污染物排放总量，而且开发了可再生能源资源为该公司创造了良好的经济效益，也促进了附近农业生产的发展[18]。5结论与建议在上述养殖废水的处理方法中，物理化学法对养殖废水中悬浮物、金属离子、氨氮等有较好的去除效果，但需解决吸附剂的再生利用技术，以避免吸附剂使用后对环境造成的二次污染。当规模化养殖场地处郊区，周边有足够的土地资源来消纳污染物时，可选用处理成本较低的自然处理法。当规模化养殖场距离城市较近或附近居民较多，土地资源较紧缺的地方时，宜选用先厌氧再好氧处理技术相结合的方法。规模大的养殖杨可选用综合处理技术进行养殖废水的处理，以实现养殖废水处理过程的无害化、资源化处理，促进养殖业与自然环境、社会和经济的和谐发展。参考文献[1]王克科，赵颖，江传杰，等．畜禽养殖业废水处理方法[J]．河南畜牧兽医，2005，26(6)：15-17．[2]陈蕊，高怀有，傅学起，等．畜禽养殖废水处理技术的研究与应用[J]．农业环境科学学报，2006，25(增刊)：374-377．[3]